Pendenza per lo Scarico per Gravità
Grado: La Geometria del Flusso per Gravità
A differenza dei tubi di alimentazione (che utilizzano la pressione della pompa), i tubi di drenaggio-scarto-ventilazione (DWV) si basano sulla gravità. Il tubo deve degradarsi da ogni apparecchio alla fogna, e la pendenza deve essere controllata con precisione.
Grado è il rapporto tra dislivello (caduta verticale) e percorso (distanza orizzontale), espresso in pollici di caduta per piede di percorso.
Gradi standard per dimensione del tubo:
- Tubi di 3 pollici e più piccoli: 1/4 di pollice per piede (pendenza del 2,08%, 1,19 gradi)
- Tubi di 4 pollici e più grandi: 1/8 di pollice per piede (pendenza dell'1,04%, 0,60 gradi)
Perché non più ripido? Questo sorprende la maggior parte delle persone. Se il tubo è troppo ripido, l'acqua accelera e supera i rifiuti solidi. I solidi rimangono indietro, si asciugano e intasano il tubo. Un tubo correttamente inclinato mantiene velocità di autopulizia: abbastanza veloce da trasportare i solidi ma abbastanza lento che acqua e solidi viaggiano insieme.
Perché non più piatto? Se il grado è troppo basso, né l'acqua né i solidi hanno velocità sufficiente. I solidi si depositano e si accumulano fino a quando il tubo non si intasa.
Il punto ideale è stretto: tra circa 1 e 4 piedi al secondo di velocità di flusso.
Calcolo del Grado
Stai facendo scorrere una linea di scarico di 2 pollici da un lavandino del bagno allo stack principale. Il percorso orizzontale è di 14 piedi.
Angoli e Percorsi di Flusso
Raccordi dei Tubi: La Geometria Definisce il Flusso
Ogni cambio di direzione richiede un raccordo, e ogni raccordo è definito dalla sua geometria.
Angoli standard dei raccordi:
- Gomito a 90 gradi (quarto di curva): cambia direzione di un angolo retto
- Gomito a 45 gradi (ottavo di curva): cambia direzione di 45 gradi
- Curva a 22,5 gradi (sedicesimo di curva): un cambio dolce
- Wye (giunzione Y): unisce due tubi ad un angolo di 45 gradi
- Tee (giunzione T): unisce due tubi ad un angolo di 90 gradi
Raccordi DWV vs pressione: qui è dove la geometria conta di più:
- Raccordi DWV (drenaggio-scarto-ventilazione) usano curve a lungo raggio. Un 90 a lungo raggio ha un raggio graduale: i rifiuti solidi e le acque reflue possono seguire la curva senza accumularsi al gomito. Il raggio interno è tipicamente 1,5 volte il diametro del tubo.
- Raccordi di pressione (tubi di alimentazione) possono usare curve a raggio breve perché l'acqua è sotto pressione e sarà spinta intorno all'angolo indipendentemente.
Nei lavori DWV, un gomito a 90 gradi standard è effettivamente proibito per i cambi di direzione orizzontali-orizzontali nel drenaggio. È necessario utilizzare un 90 a lungo raggio o due gomiti a 45 gradi con un breve pezzo di tubo tra loro.
Scelta del Raccordo Giusto
È necessario collegare uno scarico orizzontale della cucina ad uno stack verticale (scendendo verso il basso). Poi in fondo allo stack, è necessario cambiare da verticale di nuovo a orizzontale per correre verso la linea principale delle acque reflue.
Trigonometria in Cantiere
Offset dei Tubi: Dove la Trigonometria Incontra l'Idraulica
Quando un tubo ha bisogno di muoversi lateralmente per aggirare un ostacolo (una trave, un altro tubo, condotti), l'idraulico crea un offset usando due raccordi dello stesso angolo.
L'offset è una deviazione a forma di Z: il tubo si angola da un lato, corre diagonalmente (il percorso), quindi si angola di nuovo nella direzione originale.
La geometria è un triangolo rettangolo:
- Offset = la distanza perpendicolare che il tubo si muove lateralmente (il lato opposto all'angolo)
- Percorso = la lunghezza diagonale del tubo tra i due raccordi (l'ipotenusa)
- Apertura = la distanza orizzontale consumata dall'offset (il lato adiacente)
La relazione: offset = percorso x sin(angolo). Riordinata: percorso = offset / sin(angolo).
Per angoli di raccordo comuni, gli idraulici memorizzano i moltiplicatori:
- Raccordi a 45 gradi: percorso = offset x 1,414 (perché 1/sin(45) = sqrt(2) = 1,414)
- Raccordi a 22,5 gradi: percorso = offset x 2,613 (perché 1/sin(22,5) = 2,613)
- Raccordi a 60 gradi: percorso = offset x 1,155 (perché 1/sin(60) = 1,155)
L'offset a 45 gradi è di gran lunga il più comune. Ogni idraulico ha 1,414 impresso nella memoria.
Calcolo di un Offset
Stai facendo scorrere una linea di scarico di 3 pollici in orizzontale a 48 pollici sopra il pavimento. Una trave a I in acciaio attraversa perpendicolarmente il tuo percorso, e hai bisogno di abbassare il tubo di 10 pollici per passargli sotto, quindi risalire all'altezza originale.
Diametro, Area e Equazione di Manning
Dimensionamento dei Tubi: Come la Geometria Determina la Capacità
I tubi di alimentazione sono dimensionati in base al portata (galloni al minuto) e alla pressione. Ma i tubi di drenaggio sono dimensionati da un sistema di unità chiamato Unità di Drenaggio Fixture (DFU).
Ogni apparecchio idraulico è assegnato un valore DFU in base a quanto può scaricare:
- Lavandino (lavandino del bagno): 1 DFU
- Vasca da bagno: 2 DFU
- Doccia: 2 DFU
- Lavello della cucina: 2 DFU
- Gabinetto (water closet): 3-4 DFU
- Lavatrice: 2 DFU
I totali di DFU si mappano ai diametri di tubo minimo attraverso le tabelle di codice. Più DFU = più flusso potenziale = tubo più grande necessario.
La geometria sottostante: l'equazione di Manning calcola il flusso nei tubi parzialmente riempiti. Utilizza il raggio idraulico: una proprietà puramente geometrica definita come l'area della sezione trasversale dell'acqua che scorre divisa per il perimetro bagnato (la parte della parete del tubo a contatto con l'acqua).
Un tubo mezzo pieno ha il miglior raggio idraulico per il suo diametro. Questa è la condizione di progettazione per il drenaggio: i tubi DWV sono dimensionati per funzionare approssimativamente a mezzo pieno al flusso di picco.
Raggio Idraulico
Considera un tubo di scarico di 4 pollici di diametro che scorre esattamente a metà pieno.